3.3 匀变速直线运动实例 自由落体运动 课件 (3)

课件72张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．通过探究，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．第3节 匀变速直线运动实例
——自由落体运动
2．知道自由落体运动加速度的方向和大小，知道不同地点的重力加速度不同．
3．根据匀变速直线运动规律，得出自由落体的运动规律．
4．运用自由落体运动规律解决有关实际问题．
●课标解读
1．通过学习能用理想化的方法比较重力与空气阻力的大小，识别自由落体运动．
2．要求学生从生活经验、实验现象和频闪照片等进行判断，掌握自由落体运动是匀加速直线运动，并会解决实际问题．
3．体会伽俐略研究自由落体运动的思路和方法，学习其科学探索精神．
●教学地位
本节主要是研究自由落体运动的规律，并介绍伽俐略对自由落体运动的研究，让学生充分领略其精妙的研究思路和方法，学习科学家的探索精神.
●新课导入建议
(复习提问，引导学生思考，引入本节要讲的问题)
师：这是上节记录的只在重力作用下的物体运动的一条纸带，你能得出什么规律？
图教3－3－1
生：讨论得出，在相等时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越大，即小球在做加速运动．步骤1：
教学地位分析、新课导入 ●教学流程设计 步骤2：
演示实验、学生分析、讨论、老师点评得出结论，完成自由落体运动特点的教学 步骤3：
引导学生阅读、分析“信息窗”“迷你实验室”，“讨论与交流”、学生总结g的大小、方向、自由落体运动规律，利用探究与交流，例2加以巩固 步骤4：
指导学生阅读教材P49－50内容，完成“课前自主学习”知识3中思考判断、探究交流 步骤5：
师生互动、总结本节内容，布置作业，完成【课后知能检测】演示结束1.基本知识
(1)实验探究
生活中硬币比纸片先落地，而产生这种现象的原因是由于 的影响，当它们处于真空环境时就会 (选填“先”“后”或者“同时”)落地了．
科学探究——自由落体运动的特点 空气阻力同时(2)自由落体运动重力静止初速度重力匀加速直线
2.思考判断
(1)物体下落的速度与质量有关．(×)
(2)物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关．(√)
(3)影响物体下落快慢的因素是空气阻力的作用．(√)3．探究交流
1971年美国实现人类首次登月成功．在这次登月活动中，宇航员D.R.斯科特在月球上证实了铁锤与羽毛下落得一样快，如图3－3－1所示．可是在我们生活的地球上，让一把铁锤和一片羽毛一起下落，根据我们日常生活经验可以知道，铁锤先落地羽毛后落地，这是什么原因造成的呢？图3－3－1
【提示】　因为在地球上铁锤和羽毛除了受到重力外，还受到空气的阻力作用．铁锤的重力比较大，空气阻力对铁锤的影响相比很小，而羽毛的重力比较小，空气阻力对羽毛的影响较大，因此铁锤比羽毛先落地．1.基本知识
(1)重力加速度：物体自由下落时的加速度来自地球和物体之间的 ，因此又称为重力加速度．符号是g，单位是 .
(2)方向：竖直 ．
(3)大小：一般计算时，g取 ，估算时，g取 .自由落体的加速度 万有引力m/s2向下9.8 m/s210 m/s2
(4)自由落体的运动规律：
①速度公式： .
②位移公式：h＝ .
③位移、速度关系式： .v＝gtv2＝2gh
2．思考判断
(1)自由落体运动加速度的大小与物体质量有关．(×)
(2)重力加速度的方向竖直向下．(√)
(3)在地球上不同的地方，g的大小不同，但方向都是指向地心．(×)3．探究交流
如图3－3－2所示是一个苹果自由下落过程中每隔相等时间T拍摄到的照片，图片的左边是一只毫米刻度尺，你可以根据照片获得苹果运动的哪些信息？图3－3－2
【提示】　①从照片上可以直接看出不同时刻苹果所处的位置；②根据苹果各位置之间的距离、频闪照相的时间间隔，计算出苹果下落的加速度及苹果在某一位置的瞬时速度；③判断苹果是否做自由落体运动.1.基本知识
(1)亚里士多德的观点：物体下落的速度与物体受到的重力大小 ，即重物比轻物 ．
(2)伽俐略对自由落体运动的探索历程．
①从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体下落得快、轻物体下落得慢的论断．
②提出了“自由落体运动是一种最简单的变速运动—— ”的假说．自由落体运动规律探索的回眸 成正比先落地匀变速运动
③在当时的实验条件下测量短时间是有困难的，伽利略采用了间接验证的方法：
(ⅰ)运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动应有 ；
(ⅱ)让小球从斜面上的不同位置滚下，测出小球从不同起点滚动的位移s和所用时间t.s∝t2
④伽利略研究自然规律的科学方法——抽象思维、_____ _______和 相结合．数学推理实验研究
2．思考判断
(1)根据猜想可知无论什么物体，只要做自由落体运动，通过相同位移的平均速度都相等．(×)
(2)在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同．(√)
3．探究交流
伽利略是用怎样的逻辑推理推翻亚里士多德关于重物下落的快，轻物下落的慢的观点的？
【提示】　伽利略根据亚里士多德关于落体的观点推出：重物与轻物合在一起后总重量比原来较重的物体更重，那么合在一起后应该落得更快，但根据亚里士多德的理论又会得出合在一起后会比原来较轻的物体下落得快，比原来较重的物体下落得慢，自相矛盾，因此亚里士多德的观点是错误的．【问题导思】
1．在同一地点，为什么铁片比羽毛下落的快？
2．物体做自由落体运动的条件是什么？
3．重力加速度与物体的质量有关吗？
对自由落体运动的理解
1．自由落体运动的理解
(1)自由落体运动：只有当自由下落的物体不受空气阻力或空气阻力远小于重力时，物体可视为做自由落体运动，因此，自由落体运动是一种理想化的模型．
(2)物体做自由落体运动的条件是：初速度为零，仅受重力．
2．自由落体加速度——重力加速度
(1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的．
(2)大小：与地球上的位置及距地面的高度有关．
①在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小．
②在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变．
③在一般的计算中，可以取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.
(3)方向：竖直向下．由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的．
1．自由落体运动是匀变速直线运动的特例．
2．物体不仅在地球上做自由落体运动，在其他星球上也可以做自由落体运动，只不过同一物体在不同星球上所受重力不同，重力加速度不同． 小鹏摇动苹果树，在同一高度，一个苹果和一片树叶同时从静止直接落到地上，苹果先落地，下面说法中正确的是(　　)
A．苹果和树叶做的都是自由落体运动
B．苹果和树叶的运动都不能视为自由落体运动
C．苹果的运动可视为自由落体运动，树叶的运动不能视为自由落体运动
D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地
【审题指导】　解答本题应注意分析以下两个方面：
(1)运动物体是否只受重力作用．
(2)运动物体的初速度是否为零．
【解析】　空气阻力对树叶影响较大，不能忽略；空气阻力对苹果影响较小，可以忽略，故A、B两项错误，C项正确；当没有空气阻力时，苹果和树叶只受重力作用，它们将会同时落地，D项正确．
【答案】　CD1．自由落体运动的条件：只受重力作用，初速度为零．
2．通常所讲的自由落体运动是一种理想化模型，实际物体的下落不受其他影响是很难的．1．(2013·泉州五中高一检测)下列关于自由落体运动的说法中正确的是(　　)
A．物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动
B．物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动
C．从静止开始下落的小钢球，因受空气阻力作用，不能看成自由落体运动
D．从静止开始下落的小钢球，所受空气的阻力对其运动影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动
【解析】　物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动．在空气中，如果空气阻力比较小，可以忽略时，物体的下落也可以看做自由落体运动．故B、D正确．
【答案】　BD
自由落体运动规律及应用 利用匀变速直线运动的几个推论及初速度为零的匀加速直线运动的几个比例关系，解决自由落体运动问题时，式中的加速度应为重力加速度g. (2013·澄迈一中高一检测)如图3－3－3所示，悬挂的直杆AB长为a＝15 m，在B端下方距离为h＝5 m处，有一长为b＝15 m的无底圆筒CD，若将悬线剪断，求：
图3－3－3
(1)直杆下端B穿过圆筒的时间是多少？
(2)整个直杆AB穿过圆筒的时间是多少？
【审题指导】　解答本题应把握以下两点：
(1)B端穿过圆筒时间为B点从过C到达D这段时间，此时B通过位移为筒长b.
(2)杆穿过圆筒的时间为B点从过C到A点过D这段时间，此时B通过的位移为筒长加上杆长，s＝b＋a.【解析】　(1)B点下落示意图如图(甲)所示．应用自由落体运动解题的思路和方法
1．首先将题目中的日常生活信息进行加工处理，选择有用的已知信息，排除干扰因素．
2．在分析信息的基础之上进行科学的模型抽象，建立物理模型，将实际问题转化为理想的物理过程．
3．根据已知条件和自由落体运动模型遵循的物理规律，选择准确的物理公式列方程，代入数值求解．2．从离地面500 m处自由落下一个小球，取g＝10 m/s2，
求：(1)落到地面经过多长时间；
(2)开始下落后第1 s内的位移和最后1 s内的位移． (2013·宁德高一检测)频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．如图3－3－4是小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.04 s闪光一次．如果要通过这幅照片测量自由落体加速度，可以采用哪几种方法？试一试．(照片中的数字是小球距起落点的距离，单位是cm.)综合解题方略——测定重力加速 度的方法 图3－3－4 【答案】　有三种：
(1)利用v－t图象的斜率．
(2)利用加速度的定义．
(3)利用自由落体运动的规律．
【备课资源】(教师用书独具)
石头在地球隧道中做什么运动
如果挖一条隧道，穿过地球中心，把地球挖通，又假设隧道中没有空气阻力，那么一块石头无初速度地落入隧道，它能从一端掉到另一端吗？
石头不可能从一端掉进隧道直至另一端，因为地球对石头的引力总是指向地心的，当石头从地表掉下直到地心，地球的引力是向下的；当石头过地心之后，石头所受的地球的引力的方向相反了．这样，石头在开始掉下时，运动越来越快；过地心之后，石头开始减速了，如果地球是个正球体，那么石头到出口时，速度刚好等于零．于是，在地球引力作用下，石头又向地心运动…如果没有空气阻力，则石头将永远在隧道中做往返运动．
石头掉入隧道之后，是否做自由落体运动呢？不是的，因为重力加速度不是常数，越是靠近地心，重力加速度越小，如果以s表示离开地心的距离，以R表示地球的半径，g表示地球表面的重力加速度，则在s处的重力加速度为gs/R.因此，石头做往返运动．
1．如图3－3－5，在牛顿管实验中，有空气的和抽掉空气的两根管中的钱币和羽毛下落情况不同，这个实验说明的道理是(　　)
图3－3－5
A．真空管中的羽毛比有空气的管中的羽毛受到的重力大
B．羽毛比钱币下落慢的原因是由于羽毛受到空气阻力作用，钱币不受空气阻力作用
C．羽毛比钱币下落慢的原因是因为羽毛的体积比钱币大
D．所有物体如果不受空气阻力，只在重力作用下，在同一地方由静止释放，下落的快慢均相同
【解析】　在空气中，羽毛受到的空气阻力不能忽略，对其运动影响较大，钱币受到的空气阻力远小于重力，对其运动的影响很小，所以羽毛比钱币下落慢，真空中，不受空气阻力，只受重力时，二者下落的快慢相同，故D对．
【答案】　D
2．下列各运动中可看做是自由落体运动的是(　　)
A．在沿水平方向飞行的飞机上释放一个物体
B．纸片由静止释放，在空气中下落
C．小铁球由静止下落，空气阻力忽略不计
D．水龙头上滴落的水滴的下落过程
【解析】　在沿水平方向飞行着的飞机上释放一个物体，由于惯性具有水平初速度，不是自由落体，故A错．纸片由静止释放，在空气中下落，空气阻力对其影响较大，故B错．小铁球由静止下落，空气阻力忽略可看做自由落体运动，故C对．水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计，认为只受重力作用，故D对，故选C、D.
【答案】　CD
3．关于自由落体加速度g，下列说法正确的是(　　)
A．质量大的物体g值大
B．在同一地点，轻、重物体的g值一样大
C．赤道上的g值大于北极的g值
D．g值在地球上任何地方都一样大
【解析】
　
【答案】　B【答案】　B 5．(2013·厦门一中高一检测)一个物体从20米高处由静止开始做自由落体运动，已知g＝10 m/s2，求：
(1)物体的下落时间；
(2)物体着地时的速度大小；
(3)物体下落高度的一半时的速度大小．